最大功率传输
定理(maximum
功率 transfer Theorem)是关于使含源线性
阻抗单口网络向可变
电阻负载传输最大功率的条件,是电路原理的基本定理之一。定理满足时,称为最大功率匹配,此时
负载电阻(分量)RL获得的最大功率为:Pmax=Uoc^2/4R0。也就是关于负载与电源相匹配时,负载能获得最大功率的定理。
最大功率传输定理有着重要的理论意义和广泛的工程应用背景。比如
太阳能光伏、
风力发电都存在电源输出功率不稳定的特征。要想最有效地利用
太阳能,必须进行最大功率跟踪输出。光伏电池阵列能否工作在最大功率点取决于组件所带的负载大小。要使光伏电池阵列始终能够输出最大功率,这就是最大功率传输问题。在测量、
电子和
信息工程的
汽车传感器设计中,也常希望负载能够从给定电源(或
信号源)获得最大功率,即实现最大功率传输。
工作于
正弦曲线稳态的单口网络向一个负载供电,如果该单口网络可用戴维宁(也叫戴维南)
等效电路(其中)代替,则在负载
阻抗等于含源单口网络
输出阻抗的
共轭复数(即电阻成份相等,电抗成份只数值相等而符号相反)时,负载可以获得最大平均功率。这种匹配称为共轭匹配,在通信和电子设备的设计中,常常要求满足共轭匹配,以便使负载得到最大功率。
满足最大功率匹配条件()时,Ro吸收功率与RL吸收功率
相等,对电压源uoc而言,功率传输效率为。对单口网络N中的独立源而言,效率可能更低。
电力系统要求尽可能提高效率,以便更充分地利用能源,不能采用功率匹配条件。但是在测量、
电子与
信息工程中,常常着眼于从微弱信号中获得最大功率,而不看重效率的高低。
2、一端口网络等效
电阻消耗的功率一般不等于端口网络内部消耗的功率,因此当负载获取最大功率时,电路的传输效率并不一定等于50%;